JP6563601B2 - Multi-level pulser and related apparatus and method - Google Patents
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関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、参照によりその全体が本明細書中に援用される、代理人整理番号B1348.70019US00のもとで2015年12月2日に出願された「MULTI−LEVEL PULSER AND RELATED APPARATUS AND METHODS(マルチレベルパルサーならびに関連する装置および方法)」と題された米国特許出願第14/957,382号の米国特許法第120条の利益を継続主張している。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS [0001] This application is a "MULTI--" filed on Dec. 2, 2015 under Attorney Docket No. B1348.70019US00, which is incorporated herein by reference in its entirety. We continue to allege the benefit of US Patent Application No. 14 / 957,382, entitled “LEVEL PULSER AND RELATED APPARATUS AND METHODS”.
[0002] 本出願はまた、参照によりその全体が本明細書中に援用される、代理人整理番号B1348.70020US00のもとで2015年12月2日に出願された「LEVEL SHIFTER AND RELATED METHODS AND APPARATUS(レベルシフタならびに関連する方法および装置)」と題された米国特許出願第14/957,398号の米国特許法第120条の利益を継続主張している。
[0002] This application is also referred to as “LEVEL SHIFTER AND RELATED METHODS AND, filed Dec. 2, 2015 under Attorney Docket No. B1348.70020US00, which is incorporated herein by reference in its entirety. US Patent Application No. 14 / 957,398, entitled “APPARATUS (Level Shifters and Related Methods and Apparatus)”, continues to claim the benefit of
[0003] 本出願は、マルチレベルパルサーおよび/またはレベルシフタを有する超音波装置に関する。 [0003] The present application relates to an ultrasonic device having a multi-level pulser and / or a level shifter.
[0004] 超音波装置は、画像診断および/または治療を行うために用いられ得る。超音波画像診断は、内部軟組織身体構造を見るために用いられ得る。超音波画像診断は、病原を発見するために、または、任意の病変を排除するために用いられ得る。超音波装置は、人間に可聴な周波数よりも高い周波数を有する音波を用いる。超音波画像は、プローブを用いて超音波のパルスを組織内に送信することによって作成される。音波は組織に反射し、異なる組織は様々な程度の音を反射する。これらの反射した音波は、記録され、画像として操作者に表示され得る。音響信号の強度(振幅)および波が体中を移動するのにかかる時間により、画像を生成するのに用いられる情報が提供される。 [0004] Ultrasound devices can be used to perform diagnostic imaging and / or treatment. Ultrasound imaging can be used to view internal soft tissue body structures. Ultrasound imaging can be used to find pathogens or to eliminate any lesions. Ultrasound devices use sound waves having a frequency higher than that audible to humans. An ultrasound image is created by transmitting a pulse of ultrasound into the tissue using a probe. Sound waves reflect off tissue and different tissues reflect varying degrees of sound. These reflected sound waves can be recorded and displayed as an image to the operator. The intensity (amplitude) of the acoustic signal and the time it takes for the wave to travel through the body provide information used to generate the image.
[0005] 超音波装置を用いて多くの様々なタイプの画像を形成することができる。画像はリアルタイム画像であり得る。例えば、組織の2次元の断面、血流、経時的な組織の動き、血液の場所、特定の分子の存在、組織の剛性、または3次元領域の構造を示す画像を生成することができる。 [0005] Many different types of images can be formed using an ultrasound device. The image can be a real-time image. For example, an image can be generated that shows a two-dimensional cross-section of the tissue, blood flow, tissue movement over time, blood location, the presence of certain molecules, tissue stiffness, or the structure of a three-dimensional region.
[0006] 本出願の態様によれば、少なくとも1つの超音波トランスデューサと、少なくとも1つの超音波トランスデューサに結合されたマルチレベルパルサーであって、それぞれの入力電圧を受けるように構成された複数の入力端子、出力電圧を提供するように構成された出力端子、ならびに第1のダイオードに結合された第1の導電型を有する第1のトランジスタおよび並列接続してなる第2のダイオードに結合された第2の導電型を有する第2のトランジスタを含む、第1の入力端子と出力端子の間の信号経路を含むマルチレベルパルサーとを含む、装置および装置を対象とする方法が提供されている。 [0006] According to an aspect of the present application, at least one ultrasonic transducer and a multi-level pulsar coupled to the at least one ultrasonic transducer, the plurality of inputs configured to receive respective input voltages A first transistor having a first conductivity type coupled to the first diode and a second diode coupled in parallel, the output terminal configured to provide an output voltage, and a first transistor having a first conductivity type coupled to the first diode; An apparatus and method directed to the apparatus is provided that includes a multi-level pulser that includes a signal path between a first input terminal and an output terminal that includes a second transistor having two conductivity types.
[0007] 本出願の態様によれば、それぞれの入力電圧を受けるように構成された複数の入力端子と、出力電圧を提供するように構成された出力端子と、第1のダイオードに結合された第1の導電型を有するトランジスタおよび並列接続してなる第2のダイオードに結合された第2の導電型を有するトランジスタを含む、第1の入力端子と出力端子の間の信号経路とを含むマルチレベルパルサーを対象とした装置および方法が提供されている。 [0007] According to an aspect of the present application, a plurality of input terminals configured to receive respective input voltages, an output terminal configured to provide an output voltage, and a first diode coupled A multi-channel including a signal path between a first input terminal and an output terminal, comprising a transistor having a first conductivity type and a transistor having a second conductivity type coupled to a second diode connected in parallel Devices and methods for level pulsars are provided.
[0008] 本出願の態様によれば、基板上の少なくとも1つの超音波トランスデューサと、少なくとも1つの超音波トランスデューサに結合された該基板上のレベルシフタとを備える装置が提供されている。レベルシフタは、入力電圧を受けるように構成された入力端子と、入力電圧からレベルシフトされた出力電圧を提供するように構成された出力端子と、入力端子と出力端子の間に結合されたコンデンサとを含む。レベルシフタは、さらに、能動高圧素子への入力と高圧電源の第1の電圧の間に逆バイアス構成で結合されたダイオードを含む。いくつかのそうした実施形態では、能動高圧素子の入力は、コンデンサの出力に結合されている。 [0008] According to an aspect of the present application, an apparatus is provided comprising at least one ultrasonic transducer on a substrate and a level shifter on the substrate coupled to the at least one ultrasonic transducer. The level shifter includes an input terminal configured to receive an input voltage, an output terminal configured to provide an output voltage level shifted from the input voltage, and a capacitor coupled between the input terminal and the output terminal. including. The level shifter further includes a diode coupled in a reverse bias configuration between the input to the active high voltage device and the first voltage of the high voltage power supply. In some such embodiments, the input of the active high voltage element is coupled to the output of the capacitor.
[0009] 本出願の態様によれば、入力電圧を受けるように構成された入力端子と、入力電圧からレベルシフトされた出力電圧を提供するように構成された出力端子と、入力端子と出力端子の間に結合されたコンデンサと、能動高圧素子への入力と高圧電源の第1の電圧の間に逆バイアス構成で結合されたダイオードとを備えるレベルシフタが提供されている。いくつかの実施形態では、能動高圧素子の入力は、コンデンサの出力に結合されている。 [0009] According to an aspect of the present application, an input terminal configured to receive an input voltage, an output terminal configured to provide an output voltage level-shifted from the input voltage, the input terminal and the output terminal A level shifter is provided comprising a capacitor coupled between and a diode coupled in a reverse bias configuration between the input to the active high voltage device and the first voltage of the high voltage power supply. In some embodiments, the input of the active high voltage element is coupled to the output of the capacitor.
[0010] 本出願の様々な態様および実施形態は、以下の図を参照して説明される。図は必ずしも縮尺通りに描画されていないことが理解されるべきである。複数の図に登場する項目は、全ての図において同一の参照番号によって示される。 [0010] Various aspects and embodiments of the application are described with reference to the following figures. It should be understood that the figures are not necessarily drawn to scale. Items appearing in multiple figures are indicated by the same reference number in all figures.
[0022] 発明者らは、高強度パルスを送信するのに必要な電力は、複数のレベルを有する電気パルスを形成することによって大幅に低減され得ることを認識、理解していた。 [0022] The inventors have recognized and understood that the power required to transmit a high intensity pulse can be significantly reduced by forming an electrical pulse having multiple levels.
[0023] 本出願の態様は、高強度超音波エネルギーを標的に集束させて、標的または標的の周囲領域の温度を選択的に上昇させることによって、病気または損傷組織を治療するために用いられ得る高強度集束超音波(HIFU)手順に関する。HIFU手順は、治療目的または切除目的のために用いられ得る。パルス状信号は、HIFUを生成するために用いられ得る。本出願の態様によれば、そうした高強度パルスの生成は、数十〜数百ボルトの駆動電圧を要し得る。 [0023] Aspects of the present application may be used to treat diseased or damaged tissue by focusing high intensity ultrasound energy on a target and selectively raising the temperature of the target or a region surrounding the target. It relates to a high intensity focused ultrasound (HIFU) procedure. The HIFU procedure can be used for therapeutic or ablation purposes. The pulsed signal can be used to generate a HIFU. According to aspects of the present application, the generation of such high intensity pulses may require drive voltages of tens to hundreds of volts.
[0024] 「低」電圧および「高」電圧を有する典型的な2レベルパルスの生成に関連する消費電力は、高電圧の2乗に比例する。例えば、0に等しい「低」電圧を有する2レベルパルスの生成は、P(2)=C*V2*fと等しい電力を必要とする。ここで、P(2)は2レベルパルスを生成するのに必要な電力であり、Cはパルスを受ける負荷の静電容量であり、Vは「高」電圧であり、fは2レベルパルスの繰り返し周波数である。 [0024] The power consumption associated with generating a typical two-level pulse having a "low" voltage and a "high" voltage is proportional to the square of the high voltage. For example, the generation of a two-level pulse having a “low” voltage equal to 0 requires power equal to P (2) = C * V 2 * f. Where P (2) is the power required to generate the two-level pulse, C is the capacitance of the load that receives the pulse, V is the “high” voltage, and f is the two-level pulse. It is a repetition frequency.
[0025] 本出願の態様によれば、HIFU手順のパルスの生成に関連する消費電力は、数十〜数千ワットを超え得、したがって回路にかなりの量の熱を生成させる。 [0025] According to aspects of the present application, the power consumption associated with generating pulses for the HIFU procedure can exceed tens to thousands of watts, thus causing the circuit to generate a significant amount of heat.
[0026] 本出願の態様は、消費電力および放熱を低減させるように設計されたマルチレベルパルサーに関する。 [0026] Aspects of the present application relate to a multi-level pulsar designed to reduce power consumption and heat dissipation.
[0027] さらに、本出願の態様は、マルチレベルパルサーを駆動させるように構成されたレベルシフタ回路に関する。本明細書中で開示されたレベルシフタは、典型的なレベルシフタと比較してかなり少ない電力を消散させ得る。つまり、静的電力消費をごくわずかとし得ながら、電力はレベルが切り替えられるときのみ消散され得る。 [0027] Further aspects of the present application relate to a level shifter circuit configured to drive a multi-level pulsar. The level shifters disclosed herein can dissipate significantly less power compared to typical level shifters. That is, power can be dissipated only when the level is switched, while static power consumption can be negligible.
[0028] 上述の態様及び実施形態、ならびに追加の態様および実施形態は、以下でさらに説明される。本出願はこの点に限定されるものではないので、これらの態様および/または実施形態は、個別に、全てまとめて、または2つ以上の任意の組み合わせで用いられ得る。 [0028] The aspects and embodiments described above, as well as additional aspects and embodiments, are further described below. Since this application is not limited in this respect, these aspects and / or embodiments may be used individually, all together, or in any combination of two or more.
[0029] 図1は、本出願の非限定的な実施形態による受信した超音波信号を処理する回路を示す。回路100は、N個の超音波トランスデューサ102a…102nを含み、Nは整数である。超音波トランスデューサは、いくつかの実施形態では、受信した超音波信号を表す電気信号を生成するセンサである。超音波トランスデューサはまた、いくつかの実施形態では、超音波信号を送信し得る。超音波トランスデューサは、いくつかの実施形態では、容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ(CMUT)であってもよい。超音波トランスデューサは、いくつかの実施形態では、圧電型マイクロマシン超音波トランスデューサ(PMUT)であってもよい。他の実施形態では、さらなる代替のタイプの超音波トランスデューサが用いられてもよい。
[0029] FIG. 1 shows a circuit for processing a received ultrasound signal according to a non-limiting embodiment of the present application. The
[0030] 回路100は、さらにN個の回路チャネル104a…104nを備える。回路チャネルは、それぞれの超音波トランスデューサ102a…102nに対応してもよい。例えば、8個の超音波トランスデューサ102a…102nおよび8個の対応する回路チャネル104a…104nが存在してもよい。いくつかの実施形態では、超音波トランスデューサ102a…102nの数は、回路チャネルの数より多くてもよい。
[0030] The
[0031] 本出願の態様によれば、回路チャネル104a…104nは送信回路を含んでもよい。送信回路は、それぞれのマルチレベルパルサー108a…108nに結合したレベルシフタ106a…106nを含んでもよい。マルチレベルパルサー108a…108nは、それぞれの超音波トランスデューサ102a…102nを制御して、超音波信号を発してもよい。 [0031] According to aspects of the present application, the circuit channels 104a ... 104n may include transmission circuitry. The transmission circuit may include level shifters 106a ... 106n coupled to respective multi-level pulsars 108a ... 108n. The multi-level pulsars 108a... 108n may control the respective ultrasonic transducers 102a.
[0032] 回路チャネル104a…104nはまた、受信回路を含んでもよい。回路チャネル104a…104nの受信回路は、それぞれの超音波トランスデューサ102a…102nから電気信号出力を受信してもよい。示された例では、各回路チャネル104a…104nは、それぞれの受信スイッチ110a…110nおよび増幅器112a…112nを含む。受信スイッチ110a…110nは、所与の超音波トランスデューサ102a…102nからの電気信号の読み出しを有効にする/無効にするために制御されてもよい。より一般には、受信スイッチは110a…110nは、同一の機能を行うのにスイッチの代替物が採用され得るので、受信回路であってもよい。増幅器112a…112nは、トランスインピーダンスアンプ(TIA)であってもよい。 [0032] The circuit channels 104a ... n may also include a receiving circuit. The receiving circuits of the circuit channels 104a ... n may receive electrical signal outputs from the respective ultrasonic transducers 102a ... n. In the example shown, each circuit channel 104a ... n includes a respective receiving switch 110a ... n and amplifier 112a ... n. The receiving switches 110a ... 110n may be controlled to enable / disable reading electrical signals from a given ultrasonic transducer 102a ... n. More generally, the receiving switches 110a... 110n may be receiving circuits because alternative switches may be employed to perform the same function. The amplifiers 112a to 112n may be transimpedance amplifiers (TIAs).
[0033] 回路100は、さらに、本明細書中で加算器または加算増幅器とも称される平均化回路114を備える。いくつかの実施形態では、平均化回路114は、バッファまたは増幅器である。平均化回路114は、増幅器112a…112nの1つ以上から出力信号を受信し得、平均化出力信号を提供し得る。平均化出力信号は、様々な増幅器112a…112nからの信号を加算または減算することによって、部分的に形成され得る。平均化回路114は、可変フィードバック抵抗を含んでもよい。可変フィードバック抵抗の値は、平均化回路がそれらから信号を受信する増幅器112a…112nの数に基づいて動的に調整され得る。平均化回路114は、オートゼロブロック116に結合されている。
[0033] The
[0034] オートゼロブロック116は、減衰器120および固定利得増幅器122を含む時間利得補償回路118に結合されている。時間利得補償回路118は、ADCドライバ124を介して、アナログ−デジタルコンバータ(ADC)126に結合されている。示されている例では、ADCドライバ124は、第1のADCドライバ125aおよび第2のADCドライバ125bを含む。ADC126は、平均化回路114からの信号(複数可)をデジタル化する。
[0034] The autozero block 116 is coupled to a time
[0035] 図1は超音波装置の回路の一部としていくつかの構成要素を示すが、本明細書中に記載される様々な態様は、示された厳密な構成要素または構成要素の構成に限定されるものではないことが理解されるべきである。例えば、本出願の態様は、マルチレベルパルサー108a…108nおよびレベルシフタ106a…106nに関する。 [0035] Although FIG. 1 illustrates several components as part of the circuitry of an ultrasound device, the various aspects described herein are not limited to the exact components or component configurations shown. It should be understood that it is not limited. For example, aspects of the present application relate to multi-level pulsars 108a ... n and level shifters 106a ... n.
[0036] 図1の構成要素は、単一の基板上にまたは異なる基板上に配置されてもよい。例えば、示されるように、超音波トランスデューサ102a…102nは、第1の基板128a上にあってもよく、残りの示される構成要素は第2の基板128b上にあってもよい。第1のかつ/または第2の基板は、シリコン基板などの半導体基板であってもよい。代替の実施形態では、図1の構成要素は、単一の基板上にあってもよい。例えば、超音波トランスデューサ102a…102nおよび示される回路は、同一の半導体ダイ上でモノリシックに集積されてもよい。そうした集積は、超音波トランスデューサとしてCMUTを用いることによって容易になされ得る。 [0036] The components of FIG. 1 may be located on a single substrate or on different substrates. For example, as shown, the ultrasonic transducers 102a ... n may be on the first substrate 128a and the remaining components shown may be on the second substrate 128b. The first and / or second substrate may be a semiconductor substrate such as a silicon substrate. In an alternative embodiment, the components of FIG. 1 may be on a single substrate. For example, the ultrasonic transducers 102a ... n and the circuits shown may be monolithically integrated on the same semiconductor die. Such integration can be facilitated by using CMUT as an ultrasonic transducer.
[0037] 実施形態によれば、図1の構成要素は、超音波プローブの一部を形成する。超音波プローブは、ハンドヘルド型であってもよい。いくつかの実施形態では、図1の構成要素は、患者が着用するように構成された超音波パッチの一部を形成する。 [0037] According to embodiments, the components of FIG. 1 form part of an ultrasound probe. The ultrasound probe may be handheld. In some embodiments, the components of FIG. 1 form part of an ultrasound patch configured to be worn by a patient.
[0038] 図2は、本出願の態様によるマルチレベルパルサーの回路図を示す。いくつかの実施形態では、マルチレベルパルサー200は、パルスをコンデンサCに送信するように構成されてもよい。コンデンサCは、超音波トランスデューサに関連する静電容量を表してもよい。例えば、コンデンサCは、容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ(CMUT)を表してもよい。しかしながら、マルチレベルパルサー200は、パルスを抵抗、抵抗回路網、または抵抗素子およびリアクタンス素子の任意の適切な組み合わせを示す回路網に送信するように構成されてもよい。 [0038] FIG. 2 shows a circuit diagram of a multi-level pulser according to an aspect of the present application. In some embodiments, the multi-level pulsar 200 may be configured to send a pulse to the capacitor C. Capacitor C may represent the capacitance associated with the ultrasonic transducer. For example, the capacitor C may represent a capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT). However, the multi-level pulser 200 may be configured to transmit pulses to a resistor, a resistor network, or a network that represents any suitable combination of resistor and reactance elements.
[0039] 図2に示す非限定的な実施形態では、マルチレベルパルサー200は、Nレベルパルスを提供するように構成される。ここで、Nは2より大きい任意の値と仮定し得る。コンデンサCへのNレベルパルサーの送信に関連する消費電力P(N)は、P(N)=C*V2*f/(N−1)に等しい。ここで、fはパルス状波形の繰り返し周波数である。したがって、消費電力は、典型的な2レベルパルサーと比較して、係数N−1によって低減される。 [0039] In the non-limiting embodiment shown in FIG. 2, the multi-level pulsar 200 is configured to provide N-level pulses. Here, N can be assumed to be any value greater than 2. The power consumption P (N) associated with the transmission of the N level pulser to the capacitor C is equal to P (N) = C * V 2 * f / (N-1). Here, f is the repetition frequency of the pulse waveform. Thus, power consumption is reduced by a factor N-1 compared to a typical two-level pulser.
[0040] いくつかの実施形態では、Nレベルパルサー200は、2N−2個のトランジスタおよび2N−4個のダイオードを備えてもよい。しかしながら、任意の適切な数のトランジスタが用いられてもよい。2N−2個のトランジスタの中で、N−1個は、1つのタイプの導電性を示してもよく、N−1個は、反対のタイプの導電性を示してもよい。しかしながら、導電性のタイプの任意の他の適切な組み合わせが用いられてもよい。例えば、N−1個のトランジスタは、nMOSであってもよく、N−1個のトランジスタは、pMOSであってもよい。しかしながら、任意の他の適切なタイプのトランジスタが用いられてもよい。 [0040] In some embodiments, the N-level pulser 200 may comprise 2N-2 transistors and 2N-4 diodes. However, any suitable number of transistors may be used. Of the 2N-2 transistors, N-1 may exhibit one type of conductivity and N-1 may exhibit the opposite type of conductivity. However, any other suitable combination of conductive types may be used. For example, the N−1 transistors may be nMOS, and the N−1 transistors may be pMOS. However, any other suitable type of transistor may be used.
[0041] Nレベルパルサー200は、N個の回路ブロック2011、2012…201Nを備えてもよい。N個の回路ブロックは、ノード202に接続されてもよい。コンデンサCの1つの端子もノード202に接続されてもよい。コンデンサCの第2の端子は、グラウンドに接続されてもよい。回路ブロック2011は、基準電圧VDDに接続されたソースおよびノード202に接続されたドレインを有するpMOSトランジスタT1を備えてもよい。基準電圧VDDは、電圧源であってもよい。トランジスタT1のゲートは、信号VG1によって駆動されてもよい。
[0041] The N-level pulser 200 may include N circuit blocks 201 1 , 201 2 ... 201 N. N circuit blocks may be connected to the node 202. One terminal of capacitor C may also be connected to node 202. The second terminal of the capacitor C may be connected to ground. The
[0042] 回路ブロック201Nは、基準電圧VSSに接続されたソースおよびノード202に接続されたドレインを有するnMOSトランジスタT2N−2を備えてもよい。いくつかの実施形態では、基準電圧VSSは、基準電圧VDDより小さくてもよい。しかしながら、パルサー200は、この点に限定されるものではない。さらに、基準電圧VSSは、正、負またはゼロに等しくてもよい。トランジスタT2N−2のゲートは、信号VG2N−2によって駆動されてもよい。
[0042]
[0043] いくつかの実施形態では、回路ブロック2012は、2個のトランジスタT2およびT3ならびに2個のダイオードD2およびD3を備えてもよい。トランジスタT2およびダイオードD2は直列に接続されてもよく、トランジスタT3およびダイオードD3も直列に接続されてもよい。2つの系は並列に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、T2は、基準電圧VMID2に接続されたソースおよびD2のアノードに接続されたドレインを有するpMOSトランジスタであってもよく、T3は、VMID2に接続されたソースおよびD3のカソードに接続されたドレインを有するnMOSトランジスタであってもよい。いくつかの実施形態では、VMID2は、Vssより大きく、VDDより小さくてもよい。D2のカソードおよびD3のアノードは、ノード202に接続されてもよい。さらに、T2のゲートは、信号VG2によって駆動されてもよく、T3のゲートは、信号VG3によって駆動されてもよい。
[0043] In some embodiments, the
[0044] いくつかの実施形態では、回路ブロック201iは、2個のトランジスタT2i−2およびT2i−1ならびに2個のダイオードD2i−2およびD2i−1を備えてもよい。ここで、iは、3〜N−1の間の任意の値であると仮定し得る。トランジスタT2i−2およびダイオードD2i−2は直列に接続されてもよく、トランジスタT2i−1およびダイオードD2i−1も直列に接続されてもよい。2つの系は、並列に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、T2i−2は、基準電圧VMIDiに接続されたソースおよびD2i−2のアノードに接続されたドレインを有するpMOSトランジスタであってもよく、T2i−1は、VMIDiに接続されたソースおよびD2i−1のカソードに接続されたドレインを有するnMOSトランジスタであってもよい。いくつかの実施形態では、VMIDiは、VSSより大きく、VMID2より小さくてもよい。D2i−2のカソードおよびD2i−1のアノードは、ノード202に接続されてもよい。さらに、T2i−2のゲートは、信号VG2i−2によって駆動されてもよく、T2i−1のゲートは、信号VG2i−1によって駆動されてもよい。
[0044] In some embodiments,
[0045] iの任意の値において、VDD、VSSおよびVMIDiは、約−300V〜300V間の値、約−200V〜200V間の値、または任意の適切な値もしくは値範囲を有してもよい。他の値も可能である。 [0045] For any value of i, V DD , V SS and V MIDi have a value between about −300V and 300V , a value between about −200V and 200V , or any suitable value or value range. May be. Other values are possible.
[0046] 図3Aおよび図3Bは、本出願の態様によるレベルシフタ回路の2つの非限定的な実施形態を示す。いくつかの実施形態では、図3Aに示すレベルシフタ301は、パルサー200と同一のチップ上で集積されてもよい。いくつかの実施形態では、レベルシフタ301は、パルサー200のpMOSトランジスタのいずれかを駆動するために用いられ得る。例えば、レベルシフタ301は、信号VG2i−2を出力してトランジスタT2i−2のゲートを駆動するために用いられ得る。レベルシフタ301への入力電圧VIN2i−2は、2つの可能な電圧レベルVSSおよびVSS+δVを有する制御信号であってもよく、ここでδVは任意の適切な値または値範囲と仮定し得る。いくつかの実施形態では、制御信号VIN2i−2は、レベルシフタ301と同一のチップ上で集積された回路によって生成されてもよい。しかしながら、制御信号VIN2i−2はまた、別のチップ上で集積された回路によって生成されてもよい。いくつかの実施形態では、レベルシフタ301は、その後にコンデンサCMが続くインバータIM1を備えてもよい。インバータIM1の電源ピンは、電圧VSSおよびVSS+δVに接続されてもよい。コンデンサCMに、一連のいくつかのインバータが続いてもよい。いくつかの実施形態では、コンデンサCMに、3つのインバータIM2、IM3およびIM4が続く。インバータIM2、IM3およびIM4の「−」および「+」の電源ピンは、電圧VMIDi−ΔVおよびVMIDiにそれぞれ接続されてもよい。いくつかの非限定的な実施形態では、レベルシフタ301は、ダイオードDMを備えてもよい。ダイオードDMのカソードは、コンデンサCMの出力に接続されてもよく、アノードはVMIDi−ΔVレールに接続されてもよい。レベルシフタ301は、図3Aの非限定的な実施形態では4つのインバータを備えるが、そうでなければ任意の数のインバータが用いられてもよい。出力電圧VG2i−2は、2つの可能な電圧VMIDi−ΔVおよびVMIDiと仮定し得る。
[0046] FIGS. 3A and 3B illustrate two non-limiting embodiments of level shifter circuits according to aspects of the present application. In some embodiments, the
[0047] いくつかの実施形態では、図3Bに示すレベルシフタ302は、パルサー200と同一のチップ上で集積されてもよい。いくつかの実施形態では、レベルシフタ302は、パルサー200のnMOSトランジスタのいずれかを駆動するために用いられ得る。例えば、レベルシフタ302は、信号VG2i−1を出力してトランジスタT2i−1のゲートを駆動するために用いられ得る。レベルシフタ302への入力電圧VIN2iー1は、2つの可能な電圧レベルVSSおよびVSS+δVを有する制御信号であってもよい。いくつかの実施形態では、制御信号VIN2i−1は、レベルシフタ302と同一のチップ上で集積された回路によって生成されてもよい。しかしながら、制御信号VIN2i−1は、別のチップ上で集積された回路によって生成されてもよい。いくつかの実施形態では、レベルシフタ302は、その後にコンデンサCPが続くインバータIP1を備えてもよい。インバータIP1の電源ピンは、電圧VSSおよびVSS+δVに接続されてもよい。コンデンサCPに、一連のいくつかのインバータが続いてもよい。いくつかの実施形態では、コンデンサCPに、2つのインバータIP2およびIP3が続く。インバータIM2およびIM3の電源ピンは、電圧VMIDiおよびVMIDi+ΔVに接続されてもよい。いくつかの非限定的な実施形態では、レベルシフタ302はダイオードDPを備えてもよい。ダイオードDPのカソードは、コンデンサCPの出力に接続されてもよく、アノードは、VMIDiレールに接続されてもよい。レベルシフタ302は、図3Bの非限定的な実施形態では3つのインバータを備え、そうでなければ任意の適切な数のインバータが用いられてもよい。出力電圧VG2i−iは、2つの可能な電圧VMIDiおよびVMIDi+ΔVと仮定し得る。
[0047] In some embodiments, the level shifter 302 shown in FIG. 3B may be integrated on the same chip as the pulser 200. In some embodiments, the level shifter 302 can be used to drive any of the nMOS transistors of the pulser 200. For example, level shifter 302 can be used to output the signal V G2i-1 drives the gate of the transistor T 2i-1. The input voltage V IN2i-1 to the level shifter 302 may be a control signal having two possible voltage levels V SS and V SS + δV. In some embodiments, the control signal V IN2i-1 may be generated by a circuit integrated on the same chip as the level shifter 302. However, the control signal V IN2i-1 may be generated by a circuit integrated on another chip. In some embodiments, the level shifter 302 may comprise subsequent inverter I P1 to the capacitor C P is followed. The power supply pin of the inverter I P1 may be connected to the voltages V SS and V SS + δV. The capacitor C P, may be followed by a series of several inverters. In some embodiments, the
[0048] 本出願の態様によれば、レベルシフタ301および302は、静的電力をごくわずかとし得ながら、レベルが切り替えられたときのみ電力を消散し得る。コンデンサCMおよびCPは、それらを通した一定の電圧降下を格納することによって、電圧レベルをシフトするために用いられ得る。例えば、静的電力消費は、100mW未満でもよく、1mW未満でもよく、1μW未満または任意の適切な値未満であってもよい。
[0048] According to aspects of the present application,
[0049] 図4A、図4B、図4C、図4D、図4Eおよび図4Fは、本出願の態様による、4レベルパルスの形成に関連する6つの段階に対応するパルサー200の6つのスナップショットを示す。図では、アクティブなブロックのみが示されている。非限定的な例ではNは4に等しいが、そうでなければ、Nが2より大きいなどNの任意の他の適切な値が用いられてもよい。本例では、VSSは0に設定される。 [0049] FIGS. 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, and 4F show six snapshots of the pulsar 200 corresponding to the six stages associated with the formation of a four-level pulse, according to aspects of the present application. Show. In the figure, only active blocks are shown. In a non-limiting example, N is equal to 4, otherwise any other suitable value of N may be used, such as N being greater than 2. In this example, V SS is set to 0.
[0050] 図5は、本出願の態様による生成されたマルチレベルパルス500の非限定的な例を示す。非限定的な例では、パルス500は、0、VMID3、VMID2およびVDDの4レベルを示す。さらに、図5は、トランジスタT1、T2、T3、T4、T5およびT6のゲートをそれぞれ駆動するために用いられる6つの制御信号VG1、VG2、VG3、VG4、VG5およびVG6を示す。パルス生成に関連するプロセスは、6段階で駆動することができる。t1とt2の間で、パルス500は、図5に示されるように負のパルス504をトランジスタT4にVG4を通して提供することによって、0からVMID3に増大され得る。図4Aは、t1とt2の間のパルサー201を示す。この期間中、トランジスタT4のゲートは、VMID3−ΔVに等しい電圧によって駆動されてもよい。ΔVは、導電性チャネルを作成しトランジスタT4がダイオードD4を通過するソースダイオード間電流を駆動するように、選択されてもよい。そうした電流は、T4およびD4でのいかなる電圧降下も無視しながらVMID3の出力電圧が取得されるようにコンデンサCを充電してもよい。パルス504は、レベルシフタ301を通して取得されてもよい。
[0050] FIG. 5 illustrates a non-limiting example of a generated
[0051] t2とt3の間で、パルス500は、図5に示すように負のパルス502をトランジスタT2にVG2を通して提供することによって、VMID3からVMID2に増大されてもよい。図4Bは、t2とt3の間のパルサー201を示す。この期間中、トランジスタT2のゲートは、VMID2−ΔVに等しい電圧によって駆動されてもよい。ΔVは、導電性チャネルを作成しトランジスタT2がダイオードD2を通過するソースドレイン間電流を駆動するように、選択されてもよい。そうした電流は、T2およびD2でのいかなる電圧降下も無視しながらVMID2の出力電圧が取得されるようにコンデンサCを充電してもよい。パルス502は、レベルシフタ301を通して取得されてもよい。
[0051] Between t 2 and t 3 ,
[0052] t3とt4の間で、パルス500は、図5に示すように負のパルス501をトランジスタT1にVG1を通して提供することによって、VMID2からVDDに増加されてもよい。図4Cは、t3とt4の間のパルサー201を示す。この期間中、トランジスタT1のゲートは、VDD−ΔVに等しい電圧によって駆動されてもよい。ΔVは、導電性チャネルを作成しトランジスタT1がソースドレイン間電流を駆動するように、選択されてもよい。そうした電流は、T1でのいかなる電圧降下も無視しながらVDDの出力電圧が取得されるようにコンデンサCを充電してもよい。パルス501は、レベルシフタ301を通して取得されてもよい。
[0052] Between t 3 and t 4 , the
[0053] t4とt5の間で、パルス500は、図5に示すように正のパルス503をトランジスタT3にVG3を通して提供することによって、VDDからVMID2に減少されてもよい。図4Dは、t4とt5の間のパルサー201を示す。この期間中、トランジスタT3のゲートは、VMID2+ΔVに等しい電圧によって駆動されてもよい。ΔVは、導電性チャネルを作成しトランジスタT3がドレインソース間電流を駆動するように、選択されてもよい。そうした電流は、T3およびD3でのいかなる電圧降下も無視しながらVMID2の出力電圧が取得されるようにコンデンサCを放電してもよい。パルス503は、レベルシフタ302を通して取得されてもよい。
[0053] Between t 4 and t 5 ,
[0054] t5とt6の間で、パルス500は、図5に示されるように正のパルス505をトランジスタT5にVG5を通して提供することによって、VMID2からVMID3に減少されてもよい。図4Eは、t5とt6の間のパルサー201を示す。この期間中、トランジスタT5のゲートは、VMID3+ΔVに等しい電圧によって駆動されてもよい。ΔVは、導電性チャネルを作成しトランジスタT5がドレインソース間電流を駆動するように、選択されてもよい。そうした電流は、T5およびD5でのいかなる電圧降下も無視しながらVMID3の出力電圧が取得されるようにコンデンサCを放電してもよい。パルス505は、レベルシフタ302を通して取得されてもよい。
[0054] between t 5 and t 6, the
[0055] t6の後で、パルス500は、図5に示されるように正のパルス506をトランジスタT6にVG6を通して提供することによって、VMID3から0に減少されてもよい。図4Fは、t6の後のパルサー201を示す。この期間中、トランジスタT6のゲートは、ΔVに等しい電圧によって駆動されてもよい。ΔVは、導電性チャネルを作成しトランジスタT6がドレインソース間電流を駆動するように、選択されてもよい。そうした電流は、T6でのいかなる電圧降下も無視しながら0の出力電圧が取得されるようにコンデンサCを放電してもよい。パルス506は、レベルシフタ302を通して取得されてもよい。
[0055] After t 6, the
[0056] 図5に関連する非限定的な例では、パルス500は単極性である。しかしながら、マルチレベルパルサー200は、この点で限定されるものではない。マルチレベルパルサー200は、代替的に、正の電圧および負の電圧を有するレベルを示す両極性パルスを送信するように構成されてもよい。本出願の別の態様によれば、マルチレベルパルサー200は、電荷が出力容量から電源に戻って移動するとき電荷再利用がデクリメントステップで発生するという点で、マルチレベル電荷再利用型波形ジェネレータと考えられ得る。本出願の別の態様によれば、マルチレベルパルサーは容量性出力を駆動するために用いられているとして記載されたが、抵抗出力を駆動させるためにも用いられてもよい。
[0056] In a non-limiting example related to FIG. 5,
[0057] 本明細書中で記載されたタイプのレベルシフタを用いるときの節電量はかなりのものであり得る。いくつかの実施形態では、本明細書中に記載のタイプのレベルシフタを利用することによって、静的電力消費を約ゼロに設定することによる大幅な節電を提供し得る。したがって、電力は、状態を切り替える際にのみ消散され得る。 [0057] The amount of power savings when using a level shifter of the type described herein can be substantial. In some embodiments, utilizing a level shifter of the type described herein may provide significant power savings by setting static power consumption to about zero. Thus, power can only be dissipated when switching states.
[0058] この出願の技術のいくつかの態様および実施形態はこのようにして記載されてきたが、様々な変更、修正および改良が容易に起こるであろうことは当業者に理解される。そうした変更、修正および改良は、本出願に記載された技術の精神および範囲内に在ることが意図される。したがって、前述の実施形態は単なる例として提示されていること、ならびに添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内で、具体的に記載されたこと以外に発明の実施形態が実施され得ることが理解されるであろう。 [0058] Although several aspects and embodiments of the techniques of this application have been described in this manner, it will be appreciated by those skilled in the art that various changes, modifications, and improvements will readily occur. Such alterations, modifications, and improvements are intended to be within the spirit and scope of the technology described in this application. Accordingly, the foregoing embodiments are presented by way of example only, and embodiments of the invention may be practiced other than those specifically described within the scope of the appended claims and their equivalents. Will be understood.
[0059] 記載されたように、いくつかの態様は、1つ以上の方法として具体化されてもよい。方法(複数可)の一部として実行される行為は、任意の適したやり方で順序付けられてもよい。したがって、行為が例示とは異なる順序で行われる実施形態が構成されてもよく、それは、いくつかの行為を、たとえそれらが具体例では逐次的な行為として示されていても同時に行うことを含み得る。 [0059] As described, some aspects may be embodied as one or more methods. The acts performed as part of the method (s) may be ordered in any suitable manner. Thus, embodiments may be configured in which actions are performed in a different order than illustrated, which includes performing several actions simultaneously even though they are shown as sequential actions in the specific example. obtain.
[0060] 本明細書中で定義され用いられるすべての定義は、辞書的定義、参照によって援用される文書中の定義および/または定義された用語の通常の意味を対象とすることが理解されるべきである。 [0060] It is understood that all definitions defined and used herein are directed to lexical definitions, definitions in documents incorporated by reference, and / or the ordinary meaning of a defined term. Should.
[0061] 本明細書内および特許請求の範囲内で用いられる句「and/or(および/または)」は、そのように等位接合された要素の「いずれかまたは両方」、すなわちある場合には接続的に存在し、他の場合には離接的に存在する要素を意味すると理解されるべきである。 [0061] As used herein and within the claims, the phrase “and / or” (and / or) refers to “either or both” of the elements so coordinated, ie, in some cases. Should be understood to mean elements that exist in a connected manner and in other cases in a disjunctive manner.
[0062] 本明細書内および特許請求の範囲内で用いられる、1つ以上の要素のリストを参照した際の「at least one(少なくとも1つ)」という句は、要素のリストにおける任意の1つ以上の要素から選択された少なくとも1つの要素を意味すると理解されるべきであるが、要素のリスト内に具体的に列挙された各要素の少なくとも1つを必ずしも含むわけではなく、要素のリストにおける要素の任意の組み合わせを排除するものではない。 [0062] As used herein and in the claims, the phrase "at least one" when referring to a list of one or more elements is any 1 in the list of elements. It should be understood to mean at least one element selected from one or more elements, but does not necessarily include at least one of each element specifically listed in the list of elements, but a list of elements It does not exclude any combination of elements in.
[0063] 本明細書中で用いられる、数字上の文脈で用いられる用語「between(間)」は、そうでないように記載されない限り、包含的なものである。例えば、「beteen A and B(AとBの間)」は、そうでないように記載されない限り、AおよびBを含む。 [0063] As used herein, the term "between" used in a numerical context is inclusive unless stated otherwise. For example, “between A and B” includes A and B unless stated otherwise.
[0064] 特許請求の範囲および上述の明細書内において、「comprising(備える)」、「including(含む)」、「carrying(所持する)」、「having(有する)」、「containing(含有する)」、「involving(関与する)」、「holding(保持する)」、「composed of(から構成される)」などのあらゆる移行句は、非制限的、すなわち、含むがそれに限定されないことを意味すると理解されるであろう。「consisting of(からなる)」および「consisting essentially of(本質的に〜からなる)」といった移行句のみが、それぞれ制限移行句または半制限移行句である。 [0064] Within the scope of the claims and the above-mentioned specification, “comprising”, “including”, “carrying”, “having”, “containing” Any transitional phrase such as “involved”, “holding”, “composed of”, etc. means non-limiting, ie, including but not limited to Will be understood. Only transition phrases such as “consisting of” and “consisting essentially of” are restricted transition phrases or semi-restricted transition phrases, respectively.
Claims (43)
前記少なくとも1つの超音波トランスデューサに接続された、前記基板上のマルチレベルパルサーであって、
それぞれの入力電圧を受けるように構成された複数の入力端子と、
出力電圧を提供するように構成された出力端子と、
第1のダイオードに接続された第1のトランジスタおよび並列接続してなる第2のダイオードに接続された第2のトランジスタを含む、前記複数の入力端子の第1の入力端子と前記出力端子の間の信号経路と、を含み、
前記第1のトランジスタは、pMOSトランジスタまたはnMOSトランジスタであり、前記第1のトランジスタがpMOSトランジスタであるとき前記第2のトランジスタはnMOSトランジスタであり、前記第1のトランジスタがnMOSトランジスタであるとき前記第2のトランジスタはpMOSトランジスタであるマルチレベルパルサーと、
を備える、装置。 At least one ultrasonic transducer on the substrate;
A multi-level pulsar on the substrate connected to the at least one ultrasonic transducer;
A plurality of input terminals configured to receive respective input voltages;
An output terminal configured to provide an output voltage;
Comprising a second transistor connected to the first transistor and connected in parallel to become a second diode connected to the first diode, between the first input terminal and the output terminal of said plurality of input terminals And a signal path of
The first transistor is a pMOS transistor or an nMOS transistor. When the first transistor is a pMOS transistor, the second transistor is an nMOS transistor, and when the first transistor is an nMOS transistor, the first transistor is an nMOS transistor. 2 of the transistor is a multi-level pulsar Ru pMOS transistor der,
An apparatus comprising:
それぞれの入力電圧を受けるように構成された複数の入力端子と、
出力電圧を提供するように構成された出力端子と、
第1のダイオードに接続された第1のトランジスタおよび並列接続してなる第2のダイオードに接続された第2のトランジスタを含む、前記複数の入力端子の第1の入力端子と前記出力端子の間の信号経路であって、前記第1のトランジスタは、pMOSトランジスタまたはnMOSトランジスタであり、前記第1のトランジスタがpMOSトランジスタであるとき前記第2のトランジスタはnMOSトランジスタであり、前記第1のトランジスタがnMOSトランジスタであるとき前記第2のトランジスタはpMOSトランジスタである前記信号経路と、
前記出力端子に接続されたコンデンサと、
を備える、マルチレベルパルサー。 A multi-level pulser configured to be connected to an ultrasonic transducer,
A plurality of input terminals configured to receive respective input voltages;
An output terminal configured to provide an output voltage;
Comprising a second transistor connected to the first transistor and connected in parallel to become a second diode connected to the first diode, between the first input terminal and the output terminal of said plurality of input terminals The first transistor is a pMOS transistor or an nMOS transistor, and when the first transistor is a pMOS transistor, the second transistor is an nMOS transistor, and the first transistor is when the second transistor is an nMOS transistor, the signal path is a pMOS transistor ;
A capacitor connected to the output terminal;
A multi-level pulsar with
二つ以上の状態を有する入力信号を受信するように構成された入力端子および出力端子を有するレベルシフタであって、前記出力端子に1つ以上の制御信号を出力するように構成されたレベルシフタと、 A level shifter having an input terminal and an output terminal configured to receive an input signal having two or more states, the level shifter configured to output one or more control signals to the output terminal;
前記レベルシフタから前記1つ以上の制御信号を受信し、前記レベルシフタから受信した1つ以上の制御パルスに対応する複数のマルチレベルパルスを提供するように構成されたパルサーと、 A pulser configured to receive the one or more control signals from the level shifter and provide a plurality of multi-level pulses corresponding to the one or more control pulses received from the level shifter;
前記パルサーから前記複数のマルチレベルパルスを受信し、前記複数のマルチレベルパルスのそれぞれを音響超音波信号に変換するように構成された容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ(CMUT)であって、それぞれの音響超音波信号は前記複数のマルチレベルパルスの1つと対応する容量性マイクロマシン超音波トランスデューサと、を含み、 A capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT) configured to receive the plurality of multilevel pulses from the pulser and convert each of the plurality of multilevel pulses into an acoustic ultrasonic signal, The ultrasonic signal includes one of the plurality of multi-level pulses and a corresponding capacitive micromachined ultrasonic transducer;
前記レベルシフタおよび前記パルサーは前記複数のマルチレベルパルスに対応して超音波信号レベルが変化したときに熱を放散するように構成されている、 The level shifter and the pulser are configured to dissipate heat when an ultrasonic signal level changes corresponding to the plurality of multi-level pulses.
装置。 apparatus.
入力電圧を受ける電圧入力端子と、 A voltage input terminal for receiving an input voltage; and
前記入力電圧からレベルシフトされた出力電圧を提供する出力電圧端子と、 An output voltage terminal providing an output voltage level-shifted from the input voltage;
前記電圧入力端子と前記出力電圧端子との間に接続された1つ以上のコンデンサと、 One or more capacitors connected between the voltage input terminal and the output voltage terminal;
能動高圧素子への入力と高圧電源の第1の電圧の間に逆バイアス構成で接続された1つ以上のダイオードと、をさらに備える、請求項18に記載の装置。 The apparatus of claim 18, further comprising one or more diodes connected in a reverse bias configuration between an input to the active high voltage element and a first voltage of the high voltage power supply.
それぞれの入力電圧を受けるように構成された複数の入力端子と、 A plurality of input terminals configured to receive respective input voltages;
出力電圧を提供するように構成された出力端子と、 An output terminal configured to provide an output voltage;
第1のダイオードに接続された第1の導電型を有する第1のトランジスタおよび並列接続してなる第2のダイオードに接続された第2の導電型を有する第2のトランジスタを含む、第1の入力端子と前記出力端子の間の信号経路と、をさらに備える、請求項18に記載の装置。 A first transistor having a first conductivity type connected to the first diode and a second transistor having a second conductivity type connected to a second diode connected in parallel; The apparatus of claim 18, further comprising a signal path between an input terminal and the output terminal.
前記少なくとも1つの超音波トランスデューサに接続された、前記第1の基板とは異なる第2の基板上のマルチレベルパルサーであって、 A multi-level pulser on a second substrate different from the first substrate connected to the at least one ultrasonic transducer;
それぞれの入力電圧を受けるように構成された複数の入力端子と、 A plurality of input terminals configured to receive respective input voltages;
出力電圧を提供するように構成された出力端子と、 An output terminal configured to provide an output voltage;
第1のダイオードに接続された第1のトランジスタおよび並列接続してなる第2のダイオードに接続された第2のトランジスタを含む、前記複数の入力端子の第1の入力端子と前記出力端子の間の信号経路と、を含み、 Between the first input terminal of the plurality of input terminals and the output terminal, including a first transistor connected to the first diode and a second transistor connected to the second diode connected in parallel. And a signal path of
前記第1のトランジスタは、pMOSトランジスタまたはnMOSトランジスタであり、前記第1のトランジスタがpMOSトランジスタであるとき前記第2のトランジスタはnMOSトランジスタであり、前記第1のトランジスタがnMOSトランジスタであるとき前記第2のトランジスタはpMOSトランジスタであるマルチレベルパルサーと、 The first transistor is a pMOS transistor or an nMOS transistor. When the first transistor is a pMOS transistor, the second transistor is an nMOS transistor, and when the first transistor is an nMOS transistor, the first transistor is an nMOS transistor. The second transistor is a multi-level pulser that is a pMOS transistor,
を備える、装置。 An apparatus comprising:
前記少なくとも1つの超音波トランスデューサに接続された、前記第1の基板とは異なる第2の基板上のレベルシフタであって、 A level shifter on a second substrate different from the first substrate connected to the at least one ultrasonic transducer;
入力電圧を受けるように構成された入力端子と、 An input terminal configured to receive an input voltage;
前記入力電圧からレベルシフトされた出力電圧を提供するように構成された出力端子と、 An output terminal configured to provide an output voltage level shifted from the input voltage;
前記入力端子と前記出力端子との間に接続されたコンデンサと、 A capacitor connected between the input terminal and the output terminal;
能動高圧素子への入力と高圧電源の第1の電圧の間に逆バイアス構成で接続されたダイオードと、を含み、 A diode connected in a reverse bias configuration between an input to the active high voltage element and a first voltage of the high voltage power supply;
前記能動高圧素子の入力は、前記コンデンサの出力と接続されているレベルシフタと、 The input of the active high voltage element is a level shifter connected to the output of the capacitor;
を備える、装置。 An apparatus comprising:
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US7314445B2 (en) * | 2003-12-30 | 2008-01-01 | General Electric Company | Integrated low-voltage transmit/receive switch for ultrasound imaging system |
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US20070262976A1 (en) * | 2004-10-14 | 2007-11-15 | Eiji Matsuda | Level Shifter Circuit, Driving Circuit, and Display Device |
US20070014190A1 (en) * | 2005-07-14 | 2007-01-18 | Fehl Keith A | Multi-level pulser for an ultrasound system |
JP4880275B2 (en) * | 2005-10-03 | 2012-02-22 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Capacitive ultrasonic transducer |
JP2007111257A (en) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Toshiba Corp | Ultrasonic diagnostic device and ultrasound probe |
JP4886447B2 (en) * | 2006-09-15 | 2012-02-29 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | Ultrasonic transducer drive circuit and ultrasonic diagnostic apparatus |
JP4946572B2 (en) * | 2007-03-30 | 2012-06-06 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor integrated circuit device |
US7824335B2 (en) * | 2007-04-26 | 2010-11-02 | General Electric Company | Reconfigurable array with multi-level transmitters |
CN100579458C (en) * | 2007-11-28 | 2010-01-13 | 深圳市蓝韵实业有限公司 | Transmitting module of ultrasonic diagnostic device |
JP4940120B2 (en) * | 2007-12-12 | 2012-05-30 | 株式会社日立製作所 | High voltage analog switch IC |
JP2010022761A (en) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | Ultrasonic imaging apparatus |
JP2010042146A (en) * | 2008-08-13 | 2010-02-25 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | Ultrasonic imaging apparatus |
WO2010055427A1 (en) * | 2008-11-11 | 2010-05-20 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Dual pulser for an ultrasonic transmitter |
JP5337523B2 (en) * | 2009-02-20 | 2013-11-06 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor integrated circuit device |
US8171333B2 (en) * | 2009-07-15 | 2012-05-01 | Texas Instruments Incorporated | Sub-beam forming transmitter circuitry for ultrasound system |
WO2011079880A1 (en) * | 2009-12-30 | 2011-07-07 | Stmicroelectronics S.R.L. | Low voltage isolation switch, in particular for a transmission channel for ultrasound applications |
US8193839B2 (en) * | 2010-05-24 | 2012-06-05 | Supertex, Inc. | Multi-level transmitter circuit having substantially constant impedance output |
KR101101585B1 (en) * | 2010-08-27 | 2012-01-02 | 삼성전기주식회사 | Level shift |
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US8539262B2 (en) * | 2010-12-09 | 2013-09-17 | Intel Corporation | Apparatus, method, and system for improved power delivery performance with a dynamic voltage pulse scheme |
US8542037B2 (en) * | 2012-01-23 | 2013-09-24 | Supertex, Inc. | Multi-level high voltage pulser integrated circuit using low voltage MOSFETs |
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WO2014105013A1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-03 | Intel Corporation | Sram bit-line and write assist apparatus and method for lowering dynamic power and peak current, and a dual input level-shifter |
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US9041453B2 (en) * | 2013-04-04 | 2015-05-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Pulse generation circuit and semiconductor device |
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